FPGA+MCU？！　融合才是大勢

　　事實上，工業市場是一個龐大的市場，任何一款主控芯片都無法完全將其覆蓋。就工業應用領域而言，FPGA功耗大，可集成實現高性能，處理快速且沒有延時，適合大平臺大系統作業。相比之下專注于馬達控制的MCU盡管具備功耗和成本優勢但是處理速度不能夠滿足要求。而且現階段，工業自動化市場領域對FPGA器件的要求越來越高，在這些應用中，新的市場環境產生了新的設計開發過程，亦增加了電子設備的復雜度，繼而會導致顯著增加硬件成本，延長了產品面市時間。故此，設計的靈活性、器件可靠性、低功耗和性價比成為各FPGA廠商的競逐的焦點。

　　FPGA自從問世以來，就以強大的靈活性著稱。FPGA最大的特點就是可以反復地編程、擦除、使用或者在外圍電路不變的情況下用不同硬件電路實現各異的功能，并且，隨著工藝技術的進步，FPGA的功耗不斷降低，速度逐漸提高，同時成本也越來越低。而FPGA與MCU 融合的平臺也已經顯示出種種優勢以及廣闊的市場前景，我們從兩大巨頭的產品線路圖就可以看出一二，Xilinx在FPGA+DSP方面走在行業前列，而Altera 則在FPGA+MCU領域持續發力。

　　Xilinx非常著名的XtremeDSP技術就是在FPGA中引入了DSP模塊。XtremeDSP技術是針對航天和軍用產品、數字通信、多媒體、視頻和成像行業的高性能定制 DSP 解決方案。XtremeDSP 平臺產品可以滿足通信、MVI（多媒體、視頻和成像）和軍用產品行業中各種應用的要求。 Xilinx28nm All Programmable器件所具備可靠的、高速的數據傳遞和實時圖像處理系統的性能，FPGA和DSP處理器相結合非常適于處理高度復雜的信號處理算法。

　　而Altera 的SoC 產品則在FPGA集成了MCU，通過硬核處理器系統（HPS）至FPGA寬帶互聯、硬件加速以及高性能存儲器來提高系統性能。并增加設計的靈活性、提升器件可靠性、降低成本、加快產品上市速度。Altera 公司亞太區產品市場經理謝曉東曾表示，今后Altera 的FPGA產品將有一半會集成MCU，這將是Altera 重點發力領域。對于FPGA而言系統架構非常重要，在FPGA架構中集成了基于ARM的硬核處理器系統（HPS），包括處理器、外設和存儲器接口。它同時實現了硬核知識產權（IP）的性能和低功耗特性，以及可編程邏輯的靈活性，同時滿足性能要求。

　　據我們的了解，現在的電機控制需要高性能和高效率，對控制精度和響應時間提出了更高的要求。MCU通常側重于I/O接口的數量和可編程存儲器的大小，非常適用于有大量的I/O操作的場合，所以廣泛應用在低成本，低功耗和對精度要求不高的系統中。但由于本身處理能力有限，應用的場合受到了比較大的限制。對于電機控制提出的更高要求，FPGA芯片固有的可編程性和并行處理的特點十分適合于中高端的電機控制應用。由于它以純硬件的方式進行并行處理，而且不占用CPU的資源，所以可以使系統達到很高的性能。兩者的優勢互補開始成為FPGA器件廠商研發的重點方向。

　　而隨著可編程芯片系統SOPC（System On a Programmable Chip）的出現，相當多的FPGA里面都集成了DSP或者CPU，目前Xilinx和Altera的FPGA都可以完成這樣的工作，它們不但可以集成自己的軟核，而且可以集成目前流行的PowerPC、ARM等硬核。這樣，FPGA就可以完全實現DSP和MCU的功能。而且FPGA在內置的嵌入式處理器中還可以添加一些自定義指令，從而可以快速完成一些特定算法，并且可以根據需要定義芯片管腳。對于應用者而言，兩者的結合不單可以節省成本，而且可以簡化設計流程，加快產品面世速度。

　　對于需要強大效能和控制功能的工業應用來說，FPGA+MCU集成器件是一種理想解決方案。FPGA+MCU集成器件不僅不會替制造商帶來新的設計挑戰，還在新設計方案上提供了更多便利。FPGA+MCU集成器件為許多既需要FPGA功能又需要MCU功能的復雜工業應用場合提供了高性能、低功耗、快速設計、低成本的解決方案。